人字闸门推力对闸首结构内力计算的影响研究.pdf

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1、第47卷第5期人民长江Vo1．47，No．52016年3月YangtzeRiverMar．，2016文章编号：1001—4179【2016)05—0053—05人字闸门推力对闸首结构内力计算的影响研究徐文丞，王震，守庆臣2(1．河海大学港口海岸与近海工程学院，江苏南京210098；2．中交水运规划设计院有限公司南京分公司，江苏南京210000)摘要：采用水工建筑物设计规范推荐的常规方法计算闸门的闸前结构内力时，计算结果存在偏差。以某船闸下闸首结构内力计算为例，利用三维非线性有限元法和两种常规方法对其展开计算。通过对计算结果的对比分析，认为按照规范计算所得到的支持墙内力过于保守，且对人字闸门之

2、前结构段底板负弯矩估计不足；而第二种常规方法中将人字闸门横向分力分配之后所得计算结果与ANSYS结果较为吻合。关键词：人字闸门推力；结构内力；三维非线性有限元法；闸门闸首中图法分类号：TV663文献标志码：ADOI：10．16232／j．cnki．1001—4179．2016．05．011船闸是保证船舶顺利通过航道上集中水位落差的42000水工建筑物，它由上下闸首、闸门、闸室等挡水建筑物和能使闸室水位升降的输水系统组成。闸首在纵向(顺水流)方向上一般可分为门前段、门龛段、支持段3个部分，其中，闸门支持段是指支持闸门并承受闸门推力的部分，应满足结构强度和稳定的要求。常用的闸门型式有人字闸门、横

3、拉闸门、三角闸门、平面闸门等。在目前的工程设计中，仍假定人字闸门的支持段直接承受较大的闸门推力独立工作，因此支持段需要有足够的长度才能满足强度和稳定性的要求。440056003200440044001船闸闸首概况安徽某船闸下闸首为一整体式钢筋混凝土对称式结构，采用人字闸门，平底板，空箱边墩，边墩内布置输水廊道。闸首宽42m，沿水流向长26m，检修门段长2．4in，闸首结构详图见图1。2闸首结构内力计算2．1闸首结构上作用的荷载图I船闸闸首结构示意(单位：mm)根据《船闸水工建筑物设计规范》，作用在闸首水重，作用在闸首底板上的水重根据水的容重计算；上的荷载主要有：①结构自重，根据材料容重计算；

4、②③回填土重，闸首两侧的回填土边荷载按其重量的收稿日期：2015—09—07基金项目：国家自然科学基金项目(51479056)作者简介：徐文丞，男，硕士研究生，研究方向为港口工程结构。E—mail：xuwenchengg01122@126．COrn舍．互一＼骱．蠡一＼舯第5期徐文丞，等：人字闸门推力对闸首结构内力计算的影响研究57力分配之后计算的支持墙应力值比较合理。(3)两种常规方法均未能考虑到支持墙底的拉应一一-／∥l／／哆-2舔【)o00oj?力区，此时常规方法存在一定缺陷。(4)当闸首边墩不承受人字闸门推力时，常规方’‘{、l一。z。。。0．加法计算的底板弯矩基本能与ANSYS保持一

5、致；而在人4000字闸门推力作用下，方法一计算的底板弯矩偏小，门龛位置／m段尤为明显，此时，方法二与ANSYS计算结果比较一(a】第一段底板致。因此，在工程设计中为了确保结构设计的合理性，应采用以上两种方法分别进行计算，取其最不利值作一一⋯一。。。。＼为设计依据。5=2＼、J卜10—52000m参考文献：[1]刘晓平，陶桂兰．渠化工程[M]．北京：人民交通出版社，2009．4000[2]王丽英．基于ABAQUS的船闸闸首结构有限元分析[D]．重庆：重位置／m庆交通大学，2011．(b)第二段底板[3]JTJ307—2001，船闸水工建筑物设计规范[S]．[4]朱旭．船闸闸首三雏有限元仿真分析

6、[D]．重庆：重庆交通大学。图l0检修期底板弯矩分布2010．4结论[5]李炳华，王金玺，刘志奇，等．船闸闸首结构应力应变三雏有限元分析[J]．水利科技与经济，2011，17(6)：13—14．本文以某船闸下闸首工程为例，通过三维非线性[6]王丽军．船闸结构内力的分析与研究[D]．舍肥：合肥工业大学，有限元和常规方法计算闸首结构内力，并对比分析相2006．关计算结果，得出以下结论。[7]王新敏．ANSYS工程结构数值分析[M]．北京：人民交通出版社，2007．(1)在没有人字闸门推力作用时，常规方法计算[8]YangB，WangLY．Fittinganalysisofsoilstrength

7、parameterbasedon的支持墙底应力和底板弯矩均能能够很好反映闸首整thefiniteelementmethod[J]．AppliedMechanicsandMaterials，体工作状况，且计算结果基本能与ANSYS保持一致。2012，(204)：382—388．(2)当闸首边墩承受人字闸门推力时，通过与[9]刘英，于立宏．Mohr—Coulomb屈服准则在岩土工程中的应用ANSYS计算结果对比，